内容发布更新时间 : 2024/11/17 15:30:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
化学能与热能
[单独成册]
1．C、H2、CH4都是优质的能源物质，目前对这三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于这三种物质的研究方向中可行的是( )
A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量 B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2) D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料
解析：选C。CH4与O2反应生成CO2和H2O是放热反应，因此CO2与H2O反应生成CH4和O2
是吸热反应，A项不可行；碳在氧气中充分燃烧生成CO2，则CO2分解成碳和O2的反应常温常压下不能发生，B项不可行；利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)是合理的，C项可行；将固态碳合成为C60，以C60作为燃料是极不经济的，D项不可行。
2．某温度时，N2与H2反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A．a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
B．在密闭容器中加入1 mol N2、3 mol H2，充分反应放出的热量小于92 kJ
C．由图可知，断开1 mol氮氮三键与1 mol氢氢键吸收的能量和小于形成1 mol氮氢键所放出的能量
D．反应物的总能量低于生成物的能量
解析：选B。A.催化剂降低活化能，b曲线是使用催化剂，故错误；B.N2＋3H2
2NH3，此反应是可逆反应，不能进行到底，热量小于92 kJ，故正确；C.
此反应是放热反应，断键吸热，成键放热，表示的是1 mol氮氮三键与3 mol H—H吸收的能量小于6 mol N—H所放出的能量，故错误；D.此反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故错误。
3．已知：1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键。工业上可通过下列反应制取高纯硅：高温
SiCl4(g)＋2H2(g)=====Si(s)＋4HCl(g)，根据下表列举的化学键的键能数据，判断该反应的反应热(ΔH)为( )
化学键 键能/kJ·mol －1－1Si—O 460 Si—Cl 360 H—H 436 H—Cl 431 －1Si—Si 176 Si—C 347 A.＋412 kJ·mol C．＋236 kJ·mol
－1
B．－412 kJ·mol D．－236 kJ·mol
－1
解析：选C。反应热等于反应物的键能之和－生成物的键能之和，则工业上制取高纯硅的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol＋2×436 kJ·mol－(2×176 kJ·mol＋4×431 kJ·mol
－1
－1
－1
－1
)＝＋236 kJ·mol。
4．常温下，1 mol化学键形成(或断裂)的能量变化用E表示。根据表中信息判断，下
－1
列说法正确的是( )
共价键 H—H 436 Cl—Cl 243 －1H—Cl 432 E(kJ·mol－1) A.H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝＋247 kJ·mol B．H(g)＋Cl(g)→HCl(g) ΔH＝＋432 kJ·mol
C．1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量 D．用电子式表示HCl的形成过程：
解析：选C。反应物的总键能－生成物的总键能＝焓变。H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝436＋243－2×432＝－185 kJ·mol，故A错误；生成化学键放热，H(g)＋Cl(g)→HCl(g) ΔH＝－432 kJ·mol，故B错误；H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)为放热反应，1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)的总能量高于2 mol HCl(g)的总能量，故C正确；HCl为共价化合物，用电子式表示HCl的形成过程
，故D错误。
－1
－1
－1
－1
5．已知：①2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol ②氢气燃烧的能量变化示意图：
下列说法正确的是( )
A．1 mol C(s)完全燃烧放出110 kJ的热量
B．H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－480 kJ·mol C．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋130 kJ·mol D．欲分解2 mol H2O(l)，至少需要提供4×462 kJ的热量
解析：选C。A.C(s)完全燃烧的产物为二氧化碳气体，1 mol C(s)完全燃烧放出的热量
－1
－1
2
1
大于110 kJ，错误；B.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝×(2×436＋496－4×462)＝－240
2kJ·mol
－1
，错误；C.①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－220 kJ·mol
－1
，②H2(g)＋
1－1
1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－240 kJ·mol，将①×－②，得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
2ΔH＝＋130 kJ·mol，正确；D.根据H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－240 kJ·mol，欲分解2 mol H2O(l)，至少需要提供2×240 kJ的热量，错误。
6．下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正确的是( )
A．密闭容器中，9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时，放出19.12 kJ热量。则Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·mol
B．稀醋酸与0.1 mol·L NaOH溶液反应：H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol
C．已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋285.5 kJ·mol
D．已知2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol，则可知C的燃烧热ΔH＝－110.5 kJ·mol
解析：选A。A.密闭容器中，9.6 g硫粉物质的量为0.3 mol，与11.2 g铁粉物质的量为0.2 mol混合加热生成硫化亚铁17.6 g时，硫过量，放出19.12 kJ热量，所以1 mol铁反应放热＝19.12 kJ×1/0.2 ＝95.6 kJ，热化学方程式为Fe(s)＋S(s)===FeS(s) ΔH＝－95.6 kJ·mol ，故A正确；B.稀醋酸是弱酸，电离过程是吸热过程，与0.1 mol·L
－1
－1－1
－1－1
－1
－1
＋
－－1
－1
－1
NaOH溶液反应放出的热量小于中和热，焓变是负值则：H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) ΔH－1
＋－
＞－57.3 kJ·mol，故B错误；C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.5 kJ，则水分解的热化学方程式：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋571 kJ·mol，故C错误；D.燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，碳燃烧生成的一氧化碳不是稳定氧化物，故D错误。
7．某反应由两步反应A
B
C构成，它的反应能量曲线如图所示(E1、
－1
E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A．两步反应均为吸热反应 B．三种化合物中C最稳定
4
C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应中ΔH＝E1－E4
解析：选B。A项，A→B的反应为吸热反应，B→C的反应为放热反应，错误；B项，物质的能量越低越稳定，正确；C项，加入催化剂，只改变反应的活化能，不改变反应热，错误；D项，整个反应中ΔH＝(E1＋E3)－(E2＋E4)，错误。
8．已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l) ΔH＝－x kJ/mol。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如下表：
物质 1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) a b z d 则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为( ) A．(x＋4a＋5b－6d－44)/4 B．(x＋12a＋5b－12d－264)/4 C．(x＋4a＋5b－6d－264)/4 D．(x＋12a＋5b－12d－44)/4
解析：选C。ΔH＝反应物的化学键断裂所需能量－生成物的化学键形成释放能量，则ΔH＝－x kJ/mol＝[4a＋5b－4z－(6d＋264)]kJ/mol，z＝(x＋4a＋5b－6d－264)/4，C正确。
9．氢气和氟气混合在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量。在反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol F2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是( )
A．Q1＋Q2＜2Q3 C．Q1＋Q2＜Q3
B．Q1＋Q2＞2Q3 D．Q1＋Q2＞Q3
解析：选A。断裂1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，则H—H键能为Q1 kJ/mol，断裂1 mol F2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，则F—F键能为Q2 kJ/mol，形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则H—F键能为Q3 kJ/mol，对于H2(g)＋F2(g)===2HF(g)，反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能＝Q1 kJ/mol＋Q2 kJ/mol－2Q3 kJ/mol＝(Q1＋Q2－2Q3) kJ/mol，由于氢气和氟气混合在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量，反应热ΔH＜0，即Q1＋Q2－2Q3＜0，所以Q1＋Q2＜2Q3。
10．现有三个热化学方程式：
(1)CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ/mol
(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/mol
2
1
(3)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
2ΔH3＝－285.8 kJ/mol
则反应2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( ) A．－488.3 kJ/mol C．－2 228.9 kJ/mol
B．＋488.3 kJ/mol D．＋191 kJ/mol
解析：选A。运用盖斯定律解题时先观察方程式2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的化学计量数，然后利用盖斯定律进行整合叠加。由(2)×2＋(3)×2－(1)得：ΔH＝(－393.5 kJ/mol)×2＋(－285.8 kJ/mol)×2－(－870.3 kJ/mol)＝－488.3 kJ/mol，故A正确。
11．厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流，它严重扰乱正常气候，并危害沿岸有关国家的生活。根据以上材料回答以下问题：
(1)厄尔尼诺现象产生的原因之一是大气中CO2的含量剧增，要减缓这一现象发生，最理想的燃料是 。
A．天然气 C．无烟煤
B．氢气 D．汽油
(2)下列是298 K时，氢气(H2)、碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)燃烧的热化学方程式： 1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
2ΔH＝－285.8 kJ·mol
C(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol 25
C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
2ΔH＝－5 518 kJ·mol
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol
相同质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最多的是 ，通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是 (保留1位小数)。
解析：(1)选项A、C、D中都含有碳元素，燃烧的过程中都会产生CO2气体；而氢气燃烧产物为水，选项B符合题意。(2)根据各物质燃烧的燃烧热数据可算出，等质量的H2、C、C8H18、CH4完全燃烧时，H2放出热量最多。等质量的H2和C燃烧产生的热量比为1??285.8∶?393.5×?＝4．4∶1。 6??
答案：(1)B (2)H2 4.4∶1
12．将氧化铁还原为铁的技术在人类文明的进步中占有十分重要的地位。炼铁高炉中发生的关键反应如下：
－1－1
－1
－1
4